Luyện tập Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

Sản xuất NaOH trong công nghiệp bằng cách điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực.

  2NaCl + 2H₂O  H₂ + Cl₂ + 2NaOH 

Gọi kim loại kiềm là R

Điện phân nóng chảy muối RCl:

2RCl 2R + Cl₂

M_R = 6,23/0,16 = 39

Vậy R là K, muối là KCl

Phương trình phản ứng minh họa:

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

FeCl₂ + 2KOH → Fe(OH)₂↓ + 2KCl 

KHCO₃ + KOH→ K₂CO₃ + H₂O

CuSO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

MgCl₂ + 2KOH → Mg(OH)₂ ↓ + 2KCl

Vậy cả 6 chất đều phản ứng với KOH

n_CO2 = 0,2 mol;

n_NaOH= 0,4 mol

Xét tỉ lệ n_NaOH/n_CO2 = 0,4/0,2 = 2 → phản ứng sinh ra muối Na₂CO₃

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

0,2 → 0,4 → 0,2

Vậy m_Na2CO3= 0,2.106 = 21,2 gam

Kim loại kiềm dễ bị oxi hóa thành ion dương, do vậy trong tự nhiên kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

Điều chế kim loại kiềm bằng cách khử ion của chúng:

M⁺ + 1e → M

Tuy nhiên, không có chất nào khử được ion kim loại kiềm.

Phương pháp hiệu quả để điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối halogenua của kim loại kiềm

Nung nóng hỗn hợp X chỉ có muối RHCO₃ bị nhiệt phân hủy:

Gọi x là số mol của RHCO₃

2RHCO₃ → R₂CO₃ + CO₂ + H₂O (1)

x → 1/2x → 1/2x

⇒ ∆m giảm = mCO₂ + mH₂O

⇒ 44.1/2x + 18.1/2x = 20,29 – 18,74

⇒ x = 0,05 mol

Hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl. Gọi y là số mol của R₂CO₃

n_HCl = 0,5 mol

n_khí = 3,36 : 22,4 = 0,15 (mol)

R₂CO₃ + 2HCl → 2RCl + CO₂↑ + H₂O (2)

y → y (mol)

RHCO₃ + HCl → RCl + CO₂↑ + H₂O (3)

0,05 → 0,05 (mol)

Khí thoát ra chính là CO₂

=> y + 0,05 = 0,15

⇒ y = 0, 1 mol

Theo phương trình phản ứng (2) và (3) ta có:

n_{HCl pư} = 0,1.2 + 0,05 = 0,15 mol

n_{HCl dư} = 0,5 - 0,15 = 0,35 mol

n_MCl = 0,01. 2 + 0,05 = 0,15 mol

Dung dịch Y chứa RCl và HCl dư. Gọi z là số mol RCl có trong X ta có:

RCl + AgNO₃ → RNO₃ + AgCl ↓

(z + 0,15) (z + 0,15)

HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

0,35 → 0,35 (mol)

⇒ n_AgCl = 0,5 + z = 74,62 : 143,5 = 0,52 ⇒ z = 0,02

⇒ (2R + 60).0,1 + (R + 61). 0,05 + (R + 35,5).0,02 = 20,29

⇒ R = 39 (K)

Vậy kim loại cần tìm là K.

Để làm khô các khí thì các khí đó không phản ứng với chất cần dùng và chất cần dùng đây là NaOH. 

Loại đáp án có CO₂, NO₂, SO₂, Cl₂ vì là các khí phản ứng được với NaOH.

Để phân biệt dung dịch Na₂SO₄ và dung dịch NaCl ta sử dụng dung dịch Ba(NO₃)₂ để nhận biết được Na₂SO₄, sản phẩm sinh ra có kết tủa trắng. Còn NaCl không có hiện tượng gì.

Phương trình phản ứng hóa học:

Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓+ NaNO₃

Ta có: n_CO2 = 0,1 mol;

n_BaCO3 = 11,82/197 = 0,06 mol;

n_K2CO3 = 0,02 mol

Khi sục CO₂ vào dung dịch hỗn hợp K₂CO₃ và KOH, giả sử chỉ xảy ra phản ứng:

CO₂ + KOH → K₂CO₃ + H₂O

0,1 → 0,1

⇒ n_K2CO3 trong dung dịch = 0,1 + 0,02 = 0,12 mol

BaCl₂ + K₂CO₃ → BaCO₃ + 2KCl

0,12 → 0,12

Ta thấy n↓ = 0,12 → n↓ đề cho = 0,06 mol

Vậy trong phản ứng CO₂ với KOH ngoài muối K₂CO₃ còn có muối KHCO₃

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố C ta có:

n_{C trong CO2} + n_{C trong K2CO3} = n_{C trong BaCO3} + n_{C trong KHCO3}

0,1 + 0,02 = 0,06 + n_{C trong KHCO3} => n_{C trong KHCO3} = 0,06

CO₂ + KOH → KHCO₃

0,06    0,06         0,06

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

0,04   0,08

⇒ n_KOH = 0,14 mol → CM_KOH = 0,14:0,1 = 1,4M

Vậy a có giá trị là 1,4.

Phương trình phản ứng chuỗi phản ứng:

1) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

2) 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

3) Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

4) 2NaHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + 2NaOH + 2H₂O

 Phương trình hóa học minh họa

 2Al + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂

Nhỏ từ từ cho đến dư dung dịch KOH vào dung dịch AlCl₃, ban đầu có kết tủa keo trắng xuất hiện.

3KOH + AlCl₃ → Al(OH)₃ ↓ + 3KCl

Sau đó kết tủa keo trắng tan trong NaOH tạo dung dịch trong suốt

KOH + Al(OH)₃ → KAlO₂ + 2H₂O

 Các phát biểu đúng là: (1), (2), (3).

• Kim loại kiềm phản ứng và tan trong nước nên không dùng làm điện cực trong pin điện hóa.
• Các kim loại kiềm đều mềm nên không dùng gia công các chi tiết chịu mài mòn trong máy bay, tên lửa, ô tô.

Phương trình phản ứng:

K + H₂O → KOH + 1/2H₂

Na + H₂O → NaOH + 1/2H₂

OH^- + H⁺ → H₂O

n_H2SO4 = 0,4 mol nên n_H+ = 0,8 mol

=> n_OH- = 0,8 mol

Theo phương trình hóa học thì n_OH^- = 2n_H2

=> n_H2 = 0,4 mol

=> V = 0,4.22,4 = 8,96 lít

 n_Na = 0,4 mol

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

0,4 → 0,4 mol

NaOH + HCl → NaCl+ H₂O

0,4 → 0,4 mol

V_HCl = 0,4 : 2 = 0,2 lít = 200 ml

Quá trình điện phân dung dịch NaOH chỉ xảy ra quá trình điện phân H₂O làm tăng nồng độ của NaOH:

H₂O  H₂ + 1/2O₂

Sau phản ứng dung dịch có:

m_NaOH = 100.24% = 24 gam

Trước điện phân dung dịch có: